一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置和应用制造方法及图纸

技术编号:15689153 阅读:112 留言:0更新日期:2017-06-24 00:29
本发明专利技术提供了一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置和方法,所用定量分析装置包括混合气在线制备系统、烯烃双键氧化系统和反应流出气检测系统。所述定量分析方法是利用上述混合气在线制备系统获得数种烯烃同分异构体的混合气,然后在烯烃双键氧化系统中与臭氧发生双键氧化反应,反应流出气的一部分经管路进入反应流出气检测系统分析得到烯烃同分异构体混合物的氧化产物特征谱图,最后基于特征离子峰的强度和种类实现混合物中各组分的定量分析。在此过程中,实时在线制备烯烃同分异构体的混合气,可以缩短样品气制备时间,利用定量分析程序可以大大提高定量分析的效率。该定量分析系统和方法操作简单,定量准确。

Device and application for quantitative analysis of components in an olefin isomer mixture

The invention provides a device and method of each olefin isomers mixture in a quantitative analysis, the quantitative analysis device comprises a mixture gas preparation system, online vinylic oxidation system and reaction gas flow detection system. The quantitative analysis method of mixed gas by using the gas mixture preparation system for online access to a number of olefin isomers, and oxidation system in olefin and ozone oxidation reaction, a reaction gas flow through the pipeline part into the reaction gas flow detection system analysis of oxidation products of olefin isomers the mixture spectra based on the quantitative analysis of each component in the mixture strength and species characteristic ion implementation. In this process, the preparation of the mixed gas of olefin isomers can shorten the time of sample gas preparation, and the quantitative analysis program can greatly improve the efficiency of quantitative analysis. The quantitative analysis system and method are simple, accurate and accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置和应用
本专利技术涉及一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置和方法,具体来说就是利用该定量分析系统得到烯烃同分异构体及其混合物的特征谱图,然后基于各烯烃组分的特征离子强度,利用定量分析程序实现混合物中各组分的准确定量。
技术介绍
长链烯烃(long-chainolefins)是一种重要的有机原料和中间体产品,被广泛地应用于表面活性剂、增塑剂、助剂和精细化学品等。我国直链烯烃的生产主要是以蜡裂解、乙烯齐聚和直链烷烃催化脱氢装置为主。直链烷烃脱氢的产物十分复杂,产物中有α-烯烃和直链内烯烃,直链内烯烃双键位置不同,有很多异构体。如何确定烯烃种类即双键位置,并准确定量烯烃浓度,对于优化催化剂组成和反应条件,提高转换率,减少副产物,十分重要。而目前文献报道中关于烯烃或不饱和脂肪酸的研究多数是探索确定分子内双键位置的方法,如高分辨毛细管色谱GC、GC-MS、NMR谱学方法及一系列化学衍生化方法。很少有关于定量分析混合物中同分异构烯烃的报道。本文的目的在于提供一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的新方法。该方法臭氧分解衍生化反应将不同双键位置的烯烃氧化,利用反应流出气检测系统即单光子电离质谱仪进行电离检测,得到各烯烃氧化产物的特征谱图。最后基于各个特征离子峰的强度,利用定量分析程序对混合气中各组分进行准确定量。该方法实现了烯烃同分异构体混合物中各组分的准确定量。另外,该装置气路简单,成本低廉,便于操作。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置,其特征在于:包括混合气在线制备系统、烯烃双键氧化系统和反应流出气检测系统;所述混合气在线制备系统包括供气装置、烯烃样品气发生装置和烯烃样品气混合装置,烯烃双键氧化系统包括臭氧发生装置和臭氧分解反应装置;其中,供气装置包括氧气气源,氧气气源的气体出口分别与臭氧发生装置的气体入口和二个以上并联的烯烃样品气产生装置的载气入口相连,且于氧气气源与臭氧发生装置和二个以上并联的烯烃样品气产生装置之间的每条管路上均设有第一质量流量控制器;臭氧发生装置的臭氧出气口与臭氧分解反应装置的气体入口相连,二个以上并联的烯烃样品气发生装置的气体出口相连通后经烯烃样品气混合装置和第二质量流量控制器与臭氧分解反应装置的气体入口相连,臭氧分解反应装置的气体出口与反应流出气检测系统的气体进样口相连。所述臭氧分解反应装置为铜管或不锈钢管,其一端与臭氧发生装置的臭氧出气口和烯烃样品气发生装置的气体出口相连,另一端与反应流出气检测系统的气体进样口相连;所述烯烃样品气发生装置至少有两个,均为一带有加热元件的中空密闭腔体,中空密闭腔体上设有液体样品瓶的取出和放入口,液体样品瓶的取出和放入口通过一个可开启和关闭的盖体密闭,液体样品瓶置于中空密闭腔体内。所述臭氧分解反应装置长度可调,外形为螺旋型或U型结构,便于臭氧与长链烯烃样品气充分混合反应;加热元件为电加热丝、电加热带或电加热块;烯烃样品气发生装置为带有不锈钢瓶盖的不锈钢瓶,不锈钢瓶盖和不锈钢瓶身通过螺纹扣合,并利用O圈密封,内部盛放液体样品瓶。氧气气源为装有氧气的钢瓶或净化后的干燥空气;臭氧发生装置用于制取臭氧气体的原料气为高纯氧或干燥空气,制得臭氧的浓度可通过调节电晕放电式臭氧发生装置的电流大小和原料气的流量大小调节。所述反应流出气检测系统为直接气体进样的分析装置,主要为气体进样的在线质谱仪,通过气体进样管与臭氧分解反应装置相连;对臭氧分解反应流出气的一部分采样分析,其余作为尾气排出。所述烯烃样品气发生装置的腔体大小可随烯烃样品瓶的大小调节,腔体加热温度可以根据所需烯烃的浓度大小设定。所述烯烃样品气混合装置为铜管或不锈钢管,长度可调,为螺旋型结构,便于同分异构烯烃样品气充分混合;同分异构烯烃样品气充分混合后经第二质量流量控制器的分流,一部分进入臭氧分解反应装置,其余作为尾气排出。采用权利要求1-7中任一所述装置进行操作,包括如下步骤:A.将二个以上的烯烃样品瓶分别放入二个以上并联的烯烃样品气发生装置内,设定烯烃样品气发生装置的加热温度和气体流量,分别打开二个以上并联的烯烃样品气发生装置的第一质量流量控制器,分别得到一定浓度的各烯烃组分样品气;二个以上的烯烃样品瓶中分别盛放有待检测的烯烃同分异构体中的一种,且二个以上的烯烃样品瓶中分别盛放有待检测的烯烃同分异构体不同;B.设定通入臭氧发生装置的气体流量和电流大小,制备臭氧;C.将步骤A得到的各烯烃组分样品气分别和臭氧在臭氧分解反应装置内混合反应,同时利用反应流出气检测系统得到各烯烃组分的特征谱图;D.将盛放有待检测烯烃同分异构体混合物的烯烃样品瓶分别放入一个烯烃样品气发生装置内,打开烯烃样品气发生装置的第一质量流量控制器;E.设定第二质量流量控制器的大小,将上述步骤D部分混合气与臭氧在臭氧分解反应装置内混合反应,同时利用反应流出气检测系统得到烯烃混合气的特征谱图;F.利用称重法测定步骤A得到的各烯烃组分的样品气浓度,并计算得到步骤D得到的烯烃混合气浓度;G.基于各烯烃组分的特征离子种类和强度,对混合物中各组分进行定量计算。所述气体导管为石英毛细管或不锈钢毛细管;所述臭氧分解反应装置为不锈钢材质的管路,而非聚合材料,避免臭氧对反应管路的腐蚀。反应流出气检测系统为在线气体进样质谱仪,采用单光子电离(SPI)对反应流出气进行电离,该方法可简化臭氧分解产物的谱图,便于谱图解析。定量分析程序的基本原理为:在以VUV光子进行SPI电离和离子-分子反应同时发生的过程中,烯烃的某特征离子M+强度IM+(ionss-1)与烯烃的浓度CN(moleculescm-2)可以用式1表示。IM+=σequCN(1)其中,σequ定义为有效电离系数,用来描述特定实验条件下长链烯烃的臭氧分解转化效率和特征离子M+的电离效率,可以通过已知浓度的烯烃及其对应的离子强度计算得到。然而,同分异构体烯烃的特征离子往往存在谱峰重叠现象,即一个或多个特征离子峰均出现在同分异构体的长链烯烃谱图中,这时需要同时采用多个特征离子进行定量以便准确测定各同分异构烯烃的含量。因此,同分异构体混合物中各烯烃的浓度与其特征离子的强度之间的关系应为式2所示。其中,I(mn)为实际测得的同分异构体混合物谱图中特征离子mn的强度,σjequ(mn)为混合物中烯烃组分j的特征离子mn的有效电离系数,Cj为混合物中烯烃组分j的浓度。本专利技术的特点:由于本专利技术采用了多种特征离子的强度对混合物各组分进行定量分析,同时将一些特征离子的同源离子考虑在内,因此准确度高。同时该系统结构简单,操作方便,定量准确度高。附图说明图1为定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的系统示意图;1-臭氧发生装置;2-烯烃样品气发生装置;3-臭氧分解反应装置;4-供气装置;5-反应流出气检测系统;6-高纯氧钢瓶;7-第一精密质量流量控制器;16-第二精密质量流量控制器;8-真空紫外灯;9-气体导管;10-电离区;11-真空装置;12-无场飞行区;13-MCP探测器;14-数据采集系统;15-尾气;17-烯烃样品气混合装置。图2为3种辛烯同分异构体的臭氧分解产物特征谱图;图3为2种辛烯同分异构体混合物的臭氧分解本文档来自技高网...
一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置和应用

【技术保护点】
一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置,其特征在于:包括混合气在线制备系统、烯烃双键氧化系统和反应流出气检测系统(5);所述混合气在线制备系统包括供气装置(4)、烯烃样品气发生装置(2)和烯烃样品气混合装置(17),烯烃双键氧化系统包括臭氧发生装置(1)和臭氧分解反应装置(3);其中,供气装置(4)包括氧气气源(6),氧气气源(6)的气体出口分别与臭氧发生装置(1)的气体入口和二个以上并联的烯烃样品气产生装置(2)的载气入口相连,且于氧气气源(6)与臭氧发生装置(1)和二个以上并联的烯烃样品气产生装置(2)之间的每条管路上均设有第一质量流量控制器(7);臭氧发生装置(1)的臭氧出气口与臭氧分解反应装置(3)的气体入口相连,二个以上并联的烯烃样品气发生装置(2)的气体出口相连通后经烯烃样品气混合装置(17)和第二质量流量控制器(16)与臭氧分解反应装置(3)的气体入口相连,臭氧分解反应装置(3)的气体出口与反应流出气检测系统(5)的气体进样口相连。

【技术特征摘要】
1.一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置,其特征在于:包括混合气在线制备系统、烯烃双键氧化系统和反应流出气检测系统(5);所述混合气在线制备系统包括供气装置(4)、烯烃样品气发生装置(2)和烯烃样品气混合装置(17),烯烃双键氧化系统包括臭氧发生装置(1)和臭氧分解反应装置(3);其中,供气装置(4)包括氧气气源(6),氧气气源(6)的气体出口分别与臭氧发生装置(1)的气体入口和二个以上并联的烯烃样品气产生装置(2)的载气入口相连,且于氧气气源(6)与臭氧发生装置(1)和二个以上并联的烯烃样品气产生装置(2)之间的每条管路上均设有第一质量流量控制器(7);臭氧发生装置(1)的臭氧出气口与臭氧分解反应装置(3)的气体入口相连,二个以上并联的烯烃样品气发生装置(2)的气体出口相连通后经烯烃样品气混合装置(17)和第二质量流量控制器(16)与臭氧分解反应装置(3)的气体入口相连,臭氧分解反应装置(3)的气体出口与反应流出气检测系统(5)的气体进样口相连。2.根据权利要求1所述的一种定量分析烯烃同分异构体混合物中各组分的装置,其特征在于:所述臭氧分解反应装置(3)为铜管或不锈钢管,其一端与臭氧发生装置(1)的臭氧出气口和烯烃样品气发生装置(2)的气体出口相连,另一端与反应流出气检测系统(5)的气体进样口相连;所述烯烃样品气发生装置(2)至少有两个,均为一带有加热元件的中空密闭腔体,中空密闭腔体上设有液体样品瓶的取出和放入口,液体样品瓶的取出和放入口通过一个可开启和关闭的盖体密闭,液体样品瓶置于中空密闭腔体内。3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述臭氧分解反应装置(3)长度可调,外形为螺旋型或U型结构,便于臭氧与长链烯烃样品气充分混合反应;加热元件为电加热丝、电加热带或电加热块;烯烃样品气发生装置(2)为带有不锈钢瓶盖的不锈钢瓶,不锈钢瓶盖和不锈钢瓶身通过螺纹扣合,并利用O圈密封,内部盛放液体样品瓶。4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:氧气气源(6)为装有氧气的钢瓶或净化后的干燥空气;臭氧发生装置(1)用于制取臭氧气体的原料气为高纯氧或干燥空气,制得臭氧的浓度可通过调节电晕放电式臭氧发生装置(1)的电流大小和原料气的流量大小调节。5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述反应流出气检测系统(5)为直接气体进样的分析装置,主要为气体进样的在线质谱仪,通过气体进样管(9)与臭氧分解反应装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员:李海洋谢园园陈平花磊王艳
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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